Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 [ 71 ] 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238

w - скорость движения газа, и - внутренняя энергия 1 кг газа, д - ускорение силы тяжести. Тогда для энергии 1 кг движущегося к скважине газа можно нанисать следующее уравнение:

/К 2д 7с 2д

где Z - геометрическая высота, а индексы кис относятся соответственно к контурам внешней границы призабойной зоны и скважины. Обозначая через г - энтальпию (теплосодержание) газа

и пренебрегая величиной Zc - вследствие ее малости по сравнению с г, получим:

>к

Оценим максимально возможное значение величины нредставляю-

щей запас удельной кинетической энергии газа при входе в скважину.

Рассмотрение данных о свободных дебитах газовых скважин но более чем 70 газовым месторождениям СССР, США и Канады (см. книгу И. Н. Стрижова [164] или работу Б. Б. Лапука [91]) показывает, что максимальный дебит газовых скважин нри открытом фонтанировании составляет около 7 млн. м/сутки, причем мощность пласта, представленного в этом случае песком, равна 20 м. Примем эти величины свободного дебита и мощности пласта в качестве исходных данных. Пусть приведенный к атмосферному давлению и забойной температуре дебит газовой скважины Q = 7 • 10 /сутки = 81 /сек, мощность пласта b = 20 м, пористость пласта т = О, 2, радиус скважины Rc = 0,1 м л давление на забое скважины Рс = 1 ата (в действительности забойное давление больше 1 ата, но мы принимаем заведомо заниженное значение рс, чтобы получить завышенное значение Wc). Тогда скорость движения газа при входе в скважину будет:

= = 2 . 3,14%, 1 . 20 = б 5

Приращение кинетической энергии газа при переходе его от внешней границы призабойной зоны к скважине составит:

Wc-w Wc 6,45 ,

<tg= 21 = 2 12

Переходя от килограммометров к килокалориям, получим:

-- < „ = 4, 95 • 10~ ккал/кг.

2д 427

<

4,95 • 10

О,0087° С

2д Ср О, 57

Таким образом, увеличение кинетической энергии газа при движении его в пористом пласте и связанные с этим температурные изменения ничтожно малы даже нри чрезвычайно больших расходах газа. Следовательно, во всех технических расчетах с вполне достаточной точностью можно положить

что на основании уравнения (1, XII) дает:

Итак, установившееся движение газа в пористом пласте характеризуется постоянством теплосодержания (энтальпии). Из термодинамики известно, что постоянством теплосодержания характеризуются дроссельные процессы.

Таким образом, при установившемся двиэюении газа в пористом пласте имеет место процесс дросселирования газа.

2. Понижение температуры при дросселировании газа в пласте

Понижение температуры газов нри дросселировании широко известно и носит название эффекта Джоуля - Томсона. Определение изменения температуры нри движении газа в пласте может быть произведено двумя методами: на основе данных о коэффициентах Джоуля-Томсона, обозначаемых а, и нри помощи энтальнийных диаграмм.

Определение изменения температуры газа на основе коэффициентов а. Исходя из дифференциальных соотношений термодинамики (см. [199]), при независимых переменных р и Т, имеем

di = CpdT -

где с

теплоемкость газа нри постоянном давлении, давление.

V - удельный объем газа.

Следует отметить, что в случае гидродинамически несовершенных скважин (см. § 2 главы XIV) скорость газа нри входе в скважины может быть в несколько десятков раз больше, чем нри эксплуатации скважин совершенных. Однако и в этих условиях величина At остается малой.

Принимая теплоемкость газа Ср - 0,57 ккал/кг °С и считая, что приращение кинетической энергии газа целиком происходит за счет внутренней энергии газа, можно оценить величину вызванного этим понижения температуры:

Так как при дросселировании процесс происходит при постоянной энтальпии, то

di = 0

и, следовательно:

получим

dT dp

T(f) -V,

дТ др

T,f) -V

Таблица 9

Коэффициенты а для метана

В табл. 9 приведены полученные экспериментально значения коэффициентов а для метана. На рис. 69 показаны кривые а = а{р) для разных температур, нанесенные на основе данных табл. 9.

Кривые, приведенные на рис. 70, показывают влияние температуры на коэффициенты а для метана нри различных давлениях.

Из приведенных на рис. 69 и 70 кривых видно, что:

1) с повышением давления при неизменной температуре величина коэффициентов а сначала несколько увеличивается, а затем уменьшается;

2) с повышением температуры при неизменном давлении коэффициенты а уменьшаются;

3) нри любой температуре имеется некоторое максимальное значение коэффициента а.

На рис. 71 показана зависимость коэффициентов а для естественного нефтяного газа от давления при температуре 71,1°С. Химический состав